Диагностика силовых трансформаторов

Подождите немного. Документ загружается.

Формирование паспортных данных

3. АНАЛИЗ ГАЗОВ, РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ

3.1. Основные положения

Хроматографический анализ газов, растворенных в масле относится к

категориям контроля П и М (см. введение).

В процессе старения изоляция трансформатора претерпевает ряд

физико-химических изменений. При этом выделяются продукты разложения

- твердые, жидкие и газообразные вещества. Твердые изоляционные

материалы на основе целлюлозы (бумага, картон) при медленном старении

выделяют газы; в их числе водород и низкомолекулярные углеводороды, а

также окись и двуокись углерода, образующиеся при окислении целлюлозы.

Газы образуются также и при старении масла, причем интенсивность

газовыделения зависит от напряженности электрического поля и

химического состава масла.

Газовыделение зависит от режима работы объекта, продолжи-

тельности эксплуатации, примененных в нем материалов и ряда других не

всегда легко учитываемых факторов [Л.1]. В числе выделяющихся газов,

кроме окиси СО и двуокиси углерода СО

, имеются водород Н

, метан СН

этан С

, этилен С

, ацетилен С

Растворимость некоторых газов в трансформаторном масле при

давлении 760 мм вод. ст и температуре 25°С приведена в табл. 2.1. [Л.2].

Таблица 2. 1

Газ Растворимость, в % по объему

Водород 7

Азот 8,6

Окись углерода 9

Воздух 10,3

Кислород 16

Метан 30

Углекислый газ 120

Этан, этилен 280

Ацетилен 400

Растворимость газов в масле пропорциональна внешнему давлению и

в диапазоне температур 20-100°С является линейной функцией температуры.

При разрушении изоляции, связанном с наличием повреждений,

интенсивность процессов газовыделения резко повышается; может из-

мениться также состав газов и их соотношение.

Установлено, что каждому виду дефекта соответствует определенный

набор и соотношение газов [Л.1].

Диагностика

трансформаторов

3.2. Методика испытаний

Базовым руководством по диагностике развивающихся дефектов на

основе анализа газов, растворимых в трансформаторном масле (АРГ)

является методика хроматографического анализа газов [Л.3].

3.3. Особенности алгоритма

В системе ДИАГНОСТИКА эта методика реализована на основе

принципов нечеткой математики [Л.4]. Такой подход существенно повышает

вероятность получения конечного результата, что в условиях нечеткости и

неполноты входной информации приобретает первостепенное значение.

База знаний содержит множество правил, каждое из которых харак-

теризуется коэффициентом доверия. Основу базы знаний составляют

рекомендации из [Л.3], кроме того сюда входят и правила, внесенные

разработчиками системы после длительных консультаций с экспертами.

Следует отметить, что база знаний может постоянно пополняться новыми

правилами.

Коэффициент доверия правила зависит от определенности параметров

входящих в него. Если один или несколько параметров не определены, то

коэффициент доверия правила снижается, что отражается на влиянии

данного правила на конечный результат.

Например, полный объем информации в систему поступает, когда

известны концентрации всех семи газов. Однако, наряду с числовым

значением для любого из газов возможны следующие случаи:

 газ полностью отсутствует;

 имеется небольшое количество газа (следы);

 наличие или отсутствие газа не определено.

Последний случай и является причиной изменения коэффициента

доверия правил, в которые входит соответствующий газ.

Разработанный алгоритм позволяет получать диагноз даже в случаях,

когда хотя бы один газ достоверно зафиксирован, а относительно остальных

не имеется четкой информации. Естественно, что вероятность совпадения

прогнозируемого и фактического дефектов в этих случаях снижается.

В процессе диагностики при наличии нескольких замеров

последовательно подключаются новые правила и проводится постепенное

уточнение дефектов. Принято, что трансформатор имеет дефект при превы–

шении концентрации хотя бы одного газа граничного значения.

Каждый трансформатор при обнаружении в нем дефекта ставится под

контроль. Первое обнаружение дефекта фиксируется в “истории жизни”

трансформатора. Обычно этот факт не сопровождается глубоким и

всесторонним его исследованием, т.к. делается поправка на возможность

занесения ошибочных данных. Для уточнения ситуации предлагается пов-

торить анализ через пять дней. Положительный исход очередного анализа (т.

е. отсутствие дефекта) у контролируемого трансформатора приведет к

Формирование паспортных данных

пометке в “истории жизни” о нормализации процессов, в нем проис-

ходящих, и трансформатор автоматически снимается с контроля.

При вторичном обнаружении дефекта ставится предварительный

диагноз из набора (табл.2.2).

Таблица 2. 2

N Вид дефекта

1 Старение масла

2 Частичные разряды с низкой плотностью энергии

3 Частичные разряды с высокой плотностью энергии

4 Разряды малой мощности

5 Разряды большой мощности

6 Термический дефект низкой температуры

7 Термический дефект в диапазоне низких температур

8 Термический эффект в диапазоне средних температур

9 Термический дефект высокой температуры

В дальнейшем характер дефекта уточняется (табл. 2.3. ).

Таблица 2. 3

N Вид дефекта

1 Перегрев токоведущих частей или элементов конструкции остова

2 Перегрев элементов конструкции остова

3 Перегрев твердой изоляции

4 Электрические разряды в твердой изоляции (рис.2.1)

5 Частичные разряды в масле

6 Искровой и дуговой разряд в масле

7 Дефект в системе охлаждения

8 Старение масла

9 Дефект в переключающем устройстве

Выбор конечной альтернативы из табл.i2.2 и табл.i2.3. производится

на основе максимального значения коэффициента доверия, соответ-

ствующего этой альтернативе.

Наряду с прогнозированием дефекта формируются мероприятия по

дальнейшему техническому обслуживанию трансформатора.

Диагностика

трансформаторов

При этом очень тщательно анализируется технология развития

дефекта, которая характеризуется следующими признаками, принимающими

значения 0 или 1:

 наличие дефекта в трансформаторе на момент анализа - р1 (0 - нет

превышения граничных концентраций, 1 - превышение имеет место);

 скорость нарастания концентрации хотя бы одного газа более 10 % в

месяц - р2 (0 - скорость нарастания газов не превышает 10 %, 1 -

скорость выше 10 %);

 количество раз обнаружений дефектов (подряд) в данном трансфор-

маторе - р3 (0 - количество раз обнаружений дефектов меньше или равно

2, 1 - количество раз обнаружений дефектов больше 2);

 количество раз обнаружения нарастания концентрации (подряд) хотя бы

одного газа более 10 % в месяц - р4 (0 - количество раз обнаружения

нарастания концентрации меньше или равно 2, 1 - больше 2 раз);

 ускорение нарастания газов (наращивается в случае увеличения скорости

нарастания газов каждого последующего замера) - р5 (0 - количество

прогрессирующих нарастаний меньше или равно 1, 1 - количество

прогрессирующих нарастаний больше 1);

 наличие факторов, способствующих увеличению концентрации газов - р6

(0 - фактор имеет место, 1 - фактор отсутствует);

 наличие факторов, способствующих уменьшению концентрации газов -

р7 (0 - фактор имеет место, 1 - фактор отсутствует);

Рис. 2. 1. Ползущий разряд в электрокартоне

Формирование паспортных данных

 наличие ацетилена в качестве основного газа в последней пробе масла -

р8 (0 - ацетилен не является основным газом, 1 - ацетилен - основной

газ);

 наличие окиси или двуокиси углерода в последней пробе масла - р9 (0 -

в пробе эти газы отсутствуют , 1 - хотя бы один газ имеет место).

Необходимо отметить, что при обнаружении дефекта и отсутствии

скорости нарастания газа (концентрации уменьшились), счетчик p3 не

наращивается, т.к. считается, что превышение концентраций - проявление

прошлого обнаружения дефекта.

Возможные рекомендации системы приведены в табл.i2.4.

Таблица 2. 4

N Рекомендация

1 Немедленный вывод трансформатора из работы

2 Планировать вывод трансформатора из работы

3 Проводить учащенный контроль по АРГ

5 Проверить состояние сорбента в воздухоочистителе

6 Проверить состояние маслонасоса

7 Проверить возможность перетока (отобрать одновременно пробы из

бака трансформатора и бака переключателей)

9 Провести дегазацию масла

10 Поставить в известность соответствующее подразделение пред-

приятия

11 Проанализировать условия предшествующей эксплуатации

12 Снять с учащенного контроля по АРГ

13 Проводить контроль по АРГ с нормальной периодичностью

14 Сравнить с концентрациями в подобных трансформаторах

15 Сообщить на завод-изготовитель

18 Трансформатор поставлен под контроль

20 Измерить омическое сопротивление обмоток

21 Провести анализ с помощью инфракрасной техники

22 Измерить потери холостого хода

23 Провести химический анализ масла

24 Измерить tg  и комплексной проводимости изоляции

25 Измерить сопротивления короткого замыкания

26 Измерить tg  масла

27 Провести электрические измерения частичных разрядов

28 Провести акустические измерения частичных разрядов

29 Измерить сопротивление изоляции

30 Провести визуальный контроль

31 Отобрать пробы масла из баков контактора и трансформатора

Диагностика

трансформаторов

Связь между признаками, характеризующими дефект и процесс его

развития с одной стороны и набором рекомендаций по его уточнению и

локализации последствий проявления дефекта с другой, приведена в табл.

2.5.

Таблица 2. 5

Набор признаков Набор рекомендаций

Р1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 С1 С2 С3 С4 С5 С6

1 0 0 0 0 0 0 0 0 3 18 0 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0 0 0 3 11 18 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0 1 1 3 11 18 0 0 0

1 1 1 1 1 0 0 0 0 2 3 0 0 0 0

1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0

1 0 1 0 0 1 1 0 0 3 10 15 22 0 0

1 0 1 0 0 0 0 0 0 6 7 8 11 18 0

1 0 1 1 0 1 0 0 0 3 5 11 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0 0 0 3 9 15 0 0 0

1 1 1 1 0 0 1 0 1 2 3 15 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0 1 0 2 3 0 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0 0 1 2 3 23 0 0 0

1 1 0 0 0 0 1 1 0 2 3 0 0 0 0

1 1 1 0 0 0 0 0 0 3 10 11 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0 1 1 2 3 10 0 0 0

1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 1 3 18 0 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0 0 1 3 11 18 0 0 0

1 1 1 0 0 0 0 1 1 2 15 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 1 3 18 0 0 0 0

1 1 1 0 0 0 0 0 1 2 15 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 0 1 3 11 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 1 1 3 10 0 0 0 0

1 1 1 0 1 0 0 1 1 2 15 0 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0 1 0 3 11 18 0 0 0

1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1 1 0 1 3 18 0 0 0 0

1 1 0 0 0 1 1 0 1 3 18 0 0 0 0

1 1 0 0 0 1 1 1 1 2 3 0 0 0 0

1 1 1 0 1 1 1 0 1 2 15 0 0 0 0

Формирование паспортных данных

Содержание табл. 2.5 уточняется по мере накопления статистических

данных, получаемых из разных энергосистем.

Поскольку АРГ не дает полной гарантии вида дефекта и практически

не предоставляет информацию о его местоположении, необходимо

задействовать другие виды испытаний. Рекомендации на приоритетное

проведение конкретных испытаний даются на основе результатов АРГ

(табл.11.1i).

3.4. Заполнение машинной формы

Для занесения данных хроматографического анализа необходимо

заполнить шаблон, приведенный ниже. При этом необходимо помнить:

 если газ полностью отсутствует, то в соответствующем поле ставится 0

(ноль);

 если имеется небольшое количество газа (следы), то в соответствующее

поле ставится 0.0000099;

 если наличие или отсутствие газа не определено, то соответствующее

поле не заполняется.

3.5. Пример

Проводится диагностический анализ силового трансформатора ТРДН-

80000/110.

Анализ проводится второй раз, через месяц после первичного

обнаружения дефекта. Ниже приводится таблица последних и предыдущих

замеров концентраций.

Диагностика

трансформаторов

Таблица 2. .6

дата H

СH

CO CO

01.02.1995 0.002 0.01 0.001 0.02 0.7 неопред. 0.4

01.03.1995 0.003 0.02 0.02 0.05 неопред. неопред. 0.5

Нахождение пороговых, граничных и относительных концентраций

газов и относительных скоростей изменения концентраций

Все эти параметры, определяемые по нормам и формулам соглас но

методике [Л.3], сведены в табл.2.7.

Таблица 2. 7

дата H

СО CO

пороговая

концентр.

0.0005 0.0005 0.00005 0.0005 0.0005 0.005 0.005

граничная

концентр.

0.01 0.01 0.001 0.01 0.005 0.02 0.3

относит.

концентр.

0.3 2 19.9 5

неоп-

ред.

неоп-

ред.

1.67

абсолют

скорость.

0.0010 0.01071 0.02036 0.0321

неоп-

ред.

неоп-

ред.

0.107

относит

скорость.

53.571 107.143 2035.7 160.71

неоп-

ред.

неоп-

ред.

26.78

Определение характера концентраций газов, по соотношению

концентраций и пороговых значений:

характерный газ с малым содержанием;

СH

характерный с высоким содержанием;

основной;

характерный с высоким содержанием;

отсутствует;

СО

отсутствует;

CО

основной.

Определение наличия развивающегося дефекта

Концентрации четырех газов (СН

, С

, СО

) превышают

граничные значения, при этом идет нарастание концентрации всех газов со

скоростью более 10% . Следовательно налицо признаки наличия

развивающегося дефекта.

Формирование рекомендаций

Каждая ситуация развития дефекта однозначно определяет список

признаков:

Формирование паспортных данных

Превышение граничной концентрации имеет место, следовательно

P1i= 1.

Превышение скорости нарастания газов - более 10% , следовательно

Р2 = 1.

Количество раз обнаруженных дефектов - 2, следовательно Р3 = 0.

Количество раз превышений скорости на 10% - 1, следовательно

Р4i= 0.

В пробе была впервые зафиксирована максимальная скорость

нарастания газов , следовательно Р5 = 0.

Не проводились мероприятия, способствующие повышению концен-

трации газов, следовательно Р6 = 1.

Не проводились мероприятия, способствующие понижению

концентрации газов, следовательно Р7 = 1.

Ацетилен в пробе - основой газ , следовательно Р8 = 1.

Имеет место в пробе СО или СО

, следовательно Р9 = 1.

В соответствии с полученным списком признаков по табл.i2.5

определены номера необходимых мероприятий 2 и 3, по которым из

табл.i2.4 выбираются сами мероприятия: планировать вывод трансфор-

матора из работы (2) и проводить учащенный контроль по АРГ (3).

Определение характерных отношений концентраций газов

D1 = 0.4 ( C

);

D2 = 6.66667 ( CH

);

D3 = не определено ( C

);

D4 = не определено ( CO

/CO ).

Определение периодичности следующего контрольного за-

мера

В соответствии со скоростями нарастания каждого газа определяется

промежуток времени, по истечении которого проводится следующий замер.

Периодичность контрольного замера устанавливается по минимальному

значению промежутка одного из газов и при этом минимальное значение

принимается равное пяти дням.

= 2.333 мес. СH

= 0.233 мес. С

= 0.012 мес.

= 0.078 мес. С

= 6.0 мес. СО = 6.0 мес. CО

= 0.233 мес.

Поскольку, T(C

) = 0.012 < 0.167, то принимается Т= 0.167 мес.

Следовательно, очередной замер должен быть проведен через 0.167iмес.=i5

дн.

Определение предполагаемого дефекта

При анализе наличия газов в пробе, значений их концентраций и

скоростей нарастания, а также значений характерных отношений

концентраций газов максимальный коэффициент доверия получил дефект

номер 6. Поскольку дефект обнаружен только второй раз, невозможно

определить точный диагноз. По табл.i2.2 предварительных дефектов находят

Диагностика

трансформаторов

его наименование: термический дефект низкой температуры. Приводятся

причины, последствием которых является прогнозируемый дефект:

 загрязнение труб и межтрубного пространства;

 засоренность труб охладителя.

Далее формируется протокол испытаний.

3.6. Литература

1. Сви М. П. Методы и средства диагностики оборудования высокого

напряжения. М.: Энергия, 1972.

2. Трансформаторы. Доклады СИГРЭ. Под редакцией С. И.

Рабиновича. М.: Энергия, 1972.

3. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по

результатам хроматографического анализа газов, растворенных в

масле силовых трансформаторов. РД 34.46.302-89. М.: ВНИИЭ,

1989. - 28 с.

4. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по

результатам хроматографического анализа газов, растворенных в

масле силовых трансформаторов. РД 34.46.302-89. М.: ВНИИЭ,

1989.-28 с.